矿大工程热力学套题答案.doc

套题1 参考答案一、 填空题（每题2分，共10分）1、一切 定压2、准平衡过程 无内部耗散3、增大、减小4、 75% 75%5、 实际气体的比容二、 是非题（每题1分，共10分）（对者，错者）1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、三、 简答及作图题（每题5分，共25分）1、答：不可逆过程相应外界的熵变化量大。原因如下：不可逆时：可逆时： 因系统可逆与不可逆时，初、终态相同，则，于是 2、答： 未饱和空气 干球温度t湿球温度tw露点温度tdp饱和空气 干球温度t=湿球温度tw=露点温度tdptsAttwhdTS等温线等熵线等压线等容线所求线3、答：4、答:应采用渐扩喷管，主要原因如下：由截面面积和流速变化关系式： 对于超音速，因此欲加速超音速即，知必须，故要选择渐扩喷管5、答 12 压缩机 23 冷凝器 34 节流阀 41 蒸发器 制冷量 ，制冷系数3T124s四、 计算题（共40分）1、解： 过程Q（kJ）W（kJ）U（kJ）1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-55根据热力学第一定律解析式： 分别计算。因为： 所以：故： 因为循环中，所以该循环为正循环。2、解：1） 若过程为可逆的，则：由绝热过程方程式： 得： 得： 膨胀功为 KW 熵变：因为为可逆绝热过程 内能： KW 焓变： KW2）过程进行绝热真空自由膨胀为，为不可逆过程则由第一定律： 所以： 所以 bar 由于 所以 熵变 KJ/kg.K3、答： a）由表中可查得： 45时的饱和压力为 KPa 则相对湿度为湿空气中水蒸气的分压 KPa 则露点温度为 求得露点温度为: b) 由于35低于露点，因此定压冷却后为饱和状态相对湿度为100%， 分压力即35对应的饱和压力5.622 KPa。 4、答： 这是喷管的校核计算问题 因为 则喷管出口压力 MPa 5、解：1） 用卡诺定理证明由卡诺定理工作在和之间的热机最大热效率为37.5%热机实际效率为： 所以，此热机不可能造成2） 用克劳修斯定理证明热机对低温热源放出的热量为则 所以不可能3） 用孤立系统熵增原理证明套题 3 参考答案. 填空题 (共10分，每空1分)1. ,2. 25 , 20 , 183. 不变, 减小, 减少4. 任何热力 5. 30. 判断题（10分，每题1分） 1. 2. 3. X 4. 5. X 6. X 7. X 8. 9. X 10. X. 简答题（30分，每题6分）1. 答:相同点:1) 都通过系统边界传递。2) 均为过程量，非状态量。3) 不仅和系统初终状态有关，而且和初态变化到终态的路径有关。 不同点:1) 驱动力: 功 (力); 热 (温差)2) 体现参数: 功 (体积); 热 (熵)3) 品质: 功 (高品质有序能); 热 (低品质无序能) 功可完全转变为热量。反之，不能完全。 2. 答:pvabTSab3. 答:4. 答:由于曲线 12 下面面积大于曲线 1a2下面面积, 所以：.H 为状态参数，故 由第一定律, 故 .5. 答:两热机效率相同.由卡诺定理知：同样热源间工作的可逆热机效率均相等。. 计算题（共50分1. 解:1) = 2) 779kJ/kg Or 2. 解: 1) 临界压力： 由于 , 因此应选择缩放喷管。2) 3. 解:1) 2) 0 故为不可逆.4. 解:3T124s1) 2)套题 5 参考答案. 判断题（10分，每题1分） 1. 2. X 3. 4. 5. 6. X 7. 8. X 9.10. X. 填空（10分，每空1分）1. 热力学能,宏观动能, 宏观势能2. 大, 小, 03. 大于4. 流体流速, 当地音速 5. 过热. 简答题（30分，每题6分）2. 答:见下图，绝热加湿后（近似等焓）干球温度将减小，湿球温度不变，露点温度升高。hd12Tdb1Tdb2Td1Td2Tw1=Tw22. 答: 见下图pvn=0n=1n=kn=(a)(b)sTn=0n=1n=kn=(a)(b)3. 答:取闭口系统和热源组成孤立系统。 孤立系统熵变等于两者熵变之和，即： 0所以，可以实现，且过程不可逆。4. 答:不同意。熵为状态参数，两者初终态参数相等，故熵变相同。5. 答:制冷系统COP 表达式为, 其中T1 和T2 分别为高低温热源温度。对空调机夏季工况来说，T1.为室外温度，当T1.升高时，由上式可见COP 会降低。. 计算题（共50分）2. 解:由第一定律表达式.由题意知： Ein=50 kJ, Eout=8+5=13 kJ. 可见，水的内能变化 2. 解:(a) 由于 , 应选择缩放喷管。(b) 3. 解:(a) 由闭口系统能量方程(b) (c) 孤立系统熵变为故该过程为不可逆的.4. 解:使用2种方法求解. 1) 使用公式解析法；由h-d 图：15 和32 的饱和压力分别为： ps(15)=1.71kPa ps(32)=4.76kPa由能量方程，得：根据 , 所以 2) 采用h-d 图法求解。见下图。所求点套题2参考答案一、单项选择题(每小题1分，共15分) 1、C 2、D 3、D 4、A 5、C 6、B 7、A 8、A 9、C 10、B 11、A 12、B 13、B 14、B 15、D二、多项选择题(每小题2分，共10分) 1、ACDE 2、AE 3、AD 4、BD 5、CDE三、填空题(每小题1分，共10分) 1、孤立 2、热力学能、宏观动能、重力位能 3、650 4、cv(T2T1) 5、cnln 6、22、12 7、当地音速 8、环境温度 9、多级压缩、中间冷却 0、0与1四、简答题(每小题5分，共25分) 1、答：它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2、答：1kg气体:pv=RrT mkg气体:pV=mRrT 1kmol气体：pVm=RT nkmol气体：pV=nRT Rr是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。 3、答：干饱和蒸汽：x=1,p=ps t=ts v=v,h=h s=s 湿饱和蒸汽：0x1,p=ps t=ts vvv, hhh, sss 4、答：流速为当地音速(Ma=1)时的状态称为流体的临界状态。 流体临界状态的压力(临界压力)与其滞止压力的比值，称为临界压力比。 理想气体的临界压力比只与气体的物性有关(或比热比k有关) 5、答：汽耗率是每作1kwh功(每发1度电)的新蒸汽耗量(汽耗量)。 热耗率是每作1kwh功(每发1度电)的耗热量。 热耗率与热效率是直接关联的，热耗率越高，热效率就越低； 而汽耗率与热效率就没有这种对应关系，汽耗率低不一定热效率高，汽耗率高也不一定热效率低。五、计算题(第41、42、43每小题5分，第44题10分，共25分) 1、解：cv=1229J/(kgk) W=0 U=mcv(T2T1)=2、261、229(591477)=317kJ Q=U=317kJ S=mcvln=2、261、229ln=0、595kJ/K 2、解：Sg= =0、73kJ/K Ex1=T0Sg =(273+25)0、73 =217、5kJ 3、解：=0、214 , 4. 准静态过程, 过程无耗散5. 30. 判断题（每题1分，共10分） 1. 2. X 3. X 4. X 5. X 6. X 7. X 8. X 9. X 10. X. 简答题（每题6分，共30分）)pv3. 答:pv Fig. (a) Fig. (b)如上图所示，随着增压比的增加，活塞式压缩机的有效容积V减小，因此容积效率随着增压比的增加而减小。至某一增压比后其容积效率将等于0.4. 答:pvabTSab由p-v和t-s图可见对b情况q0 、u0 5. 答:非饱和湿空气, tdtbtdp饱和湿空气, td=tb=tdp 见下图 tsAttwhd5. 答: Since the area below the curve 12 is larger than that below the curve 1a2, .H is a state property, thus Since, we have .4. 答:12 压缩机 23 冷凝器 34 节流阀 41 蒸发器 制冷量 ， COP3T124s. 计算题 (共 50 分) 3. 解:1) 由能量方程 ,其中W表示热机作功量；Q1 表示从高温热源吸热量； Q2表示向低温热源放热量。再根据热效率的定义式： ，可求结果，见下表。2) 工作在527和27热源间的热机最大可能效率 故，热机A 不可能；B 不可逆；C 为可逆。热机吸热(kW)放热 (kW)作功 (kW)热效率 (%)A250.060.4189.676.0B250.017080.032.0C250.093.75156.2562.52. 解: 1) 2) 261.7kJ/kg =-0.28 kJ/(kg.k)3. 解:1) 初态水蒸气分压力为：水蒸气28的饱和压力为3.7814kPa因此，空气露点温度低于28。故终态空气无水蒸气凝结。即d1=d2.所以 水蒸气分压力pv2=pv1=2.81325 kPa2)干空气分压力 pa=pb-pv=100-2.81325=97.18685kPa3) 相对湿度 4. 解： 1) 临界压力 由于, 因此选择缩放喷管。2) 工程热力学试卷-A参考答案一、判断题（每题1分，共10分）1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、二、填空题（每空1分，共10分）1、 2、物质 能量 3、4、 5、大 大6、减小7、=三、简答题1、答：pvn=0n=1n=kn=123注：每条线2分，共6分。2、答：如右图所示。1）作400C等温线和250C等温线（2分）2）过250C等温线和的交点作等焓线，和400C等温线的 交点即为所求点。（2分）3）沿所求点做垂线和交点温度即为露点温度。查得（约）0C3、答： 12 压缩机（1分） 23 冷凝器（1分） 34 节流阀（1分） 41 蒸发器（1分） 制冷量 ，（1分）制冷系数（1分）4、答：查水蒸气表，时，；（3分），（2分）所以水蒸汽为湿饱和蒸汽。（1分） (a) (b) (c) (d)5、答： 由喷管流动规律知，在亚音速时，（a）和（c）可作为喷管。（4分） 在超音速时，（b）为喷管。（2分）四、计算题1、答：由多变过程方程式 可得：（2分）由理想气体方程可得：（1分）由理想气体状态方程 （1分）内能变化 （1分）焓变化 （1分）熵变 （2分）功 （2分）由第一定律热量 （2分）或2、解：1) 取容器A内气体为所研究系统，由于容器绝热，且不做功， and .（2分）故 . （1分） （3分）2) （2分）3) 因为温度不变，理想气体焓仅为温度的单值函数，故 （2分）3、解:这是喷管